東北発の技術を世界へ！
有害物質の出ない革新的塗装技術

光化学スモッグの原因物質の一つであるVOC

VOCとは、揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounds）の略語で、大気中で気体となる（揮発性）有機化合物の総称です。塗料、印刷インキ、接着剤、洗浄剤、ガソリン、シンナーなどに含まれるトルエン、キシレン、酢酸エチルなどが代表的な物質です。自動車の排気ガスなどとともに、光化学スモッグの原因物質の一つとされています。

塗装で排出されるVOCは塗料および塗料の薄め液から発生します。金属や樹脂などの材料へ塗装を行うには塗料を有機溶剤で薄めて粘度を下げて調整する必要があります。有機溶剤を使用することにより、塗料が細かい粒子で噴霧でき、光沢感や色鮮やかなデザイン性の高い塗装を行うことができます。高品質・高機能な塗装を行うには有機溶剤が欠かせないことなどから、VOC排出量全体の約3割を塗装が占める結果となっています。

それ故、塗装業種でのVOCの排出・使用削減が、改正大気汚染法の掲げた削減目標の達成には重要であり、法規制だけでなく、企業や業界全体での自主規制も実施され、排出・使用削減に向けた努力が続けられています。

宮城県加美町に所在を置く加美電子工業株式会社は、金属部品やプラスチック部品への塗装を手掛け、国内外メーカーへ部品を数多く供給している企業です。塗装の塗膜品質とデザイン性を維持しながら、VOCの排出・使用削減を可能にするための技術開発を長年続けてきました。

そのような中、顧客の要望もあり水を主溶剤にして有機溶剤含有量の少ない水性塗装や、より環境負荷が少なく設備投資も少なくて済む、二酸化炭素を超臨界状態にして塗料を希釈して吹き付けする塗装装置の開発に挑戦し、実用化に成功しました。

水系塗装でVOC削減はできたものの二酸化炭素排出量は増加

加美電子工業がまず初めに取り組んだことは、VOC削減に向けた水性塗装でした。納品先のヨーロッパ自動車メーカーが、EC環境指令に基づき水性塗料を指定したためでした。しかし、水性塗装はVOCによる大気汚染物質の発生が少ないものの、有機溶剤塗装に比べて新たな設備が必要なことに加え、別の問題も予測されました。

まず水性塗料は、水を主溶剤にしており高品質の塗装をするために、温度や湿度などの環境を一定に保つための空調整備や品質を安定させる為の洗浄装置や、新しい専用塗装装置が必要になりました。また乾燥工程では、水は有機溶剤よりも揮発性が低いために、水分を飛ばすため従来より長い乾燥ラインが必要になります。さらに部品に付着しなかった水性塗料は、塗料成分が水に溶け込んでしまっているために排水分離処理が難しくなります。

当時、米国ではすでに超臨界二酸化炭素と塗料を混合し、噴霧ガンから吹き付け塗装するシステムが開発されてはいましたが、日本ではまだ実績がありませんでした。加美電子工業では、2006年に、宮城県内にあり超臨界流体の研究に実績のある産総研のコンパクト化学プロセス研究センターと共同研究を開始しました。翌2007年度からは、NEDOの「有害化学物質リスク削減基盤技術研究開発」プロジェクトの追加公募に応募して採択され、実用化に向けた研究開発を本格化させました。

プロジェクトではそれぞれの特色を活かして、加美電子工業では塗装のプロとしての経験から二酸化炭素適合塗料の開発を、産総研コンパクト化学プロセス研究センターでは、超臨界を扱うエンジニアリング専門集団として二酸化炭素塗装装置の開発を行いました。また宮城県産業技術総合センターは、高い試験分析技術から塗膜品質評価技術の確立を担当しました。

研究開発の目標は、従来の有機溶剤塗料による塗装において大量に使用される希釈溶剤（VOC）を極少量の二酸化炭素に替えることにより、有機溶剤塗装と同等の塗装仕上げ品質を確保したまま、VOC発生を大幅に低減させる塗装技術の確立と、今ある塗装設備に置き換えが可能な塗装装置の開発でした。